久久精品免费观看_欧美日韩精品电影_91看片一区_日日夜夜天天综合

 塑料是絕佳的隔熱體，它們可以有效地吸收熱量。它的隔熱性可以很好的用于咖啡杯套筒等方面。但是塑料的隔熱性在面對某些方面時(shí)也無能為力，譬如筆記本電腦和手機(jī)塑料外殼之類的產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈兊耐鈿?huì)阻隔內(nèi)部器件產(chǎn)生的熱量使其過熱。

據(jù)報(bào)道，目前，麻省理工學(xué)院的一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種聚合熱導(dǎo)體。它是一種另類的塑料，可以作為熱導(dǎo)體散熱而不是單純的用來隔熱。這種新型聚合物不僅重量輕，柔韌性好，還可以承受比大多數(shù)商用聚合物熱量的10倍還多的熱量。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系博士后Yanfei Xu說“傳統(tǒng)的聚合物既可以隔電又可以隔熱，導(dǎo)電聚合物的研究和開發(fā)為人們帶來了全新的電子應(yīng)用，如柔性顯示器和可穿戴式生物傳感器。我們的聚合熱導(dǎo)體能夠更有效地傳導(dǎo)和消除熱量，我們相信該聚合物可以用于先進(jìn)熱管理應(yīng)用的下一代熱導(dǎo)體，例如替代現(xiàn)有的電子套管進(jìn)行自冷卻。”

今天，Xu 和該團(tuán)隊(duì)的其他博士后，研究生以及老師們在Science Advances中發(fā)表了他們的結(jié)果。團(tuán)隊(duì)里的Xiaoxue Wang，Xu,  Jiawei Zhou,  Bai Song, Elizabeth Lee,  Samuel Huberman，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家Zhang Jiang，麻省理工的副校長Karen Gleason，化學(xué)工程系教授Alexander I. Michael Kasser，麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系主任Gang Chen和動(dòng)力工程系教授Carl Richard Soderber共同為這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。

意大利面式拉伸

如果要放大觀察該聚合物的微觀結(jié)構(gòu)，就不難明白為什么該材料能夠很容易的隔絕熱量。在微觀層面上，聚合物是由長鏈分子單體或分子單元首尾相連組成。這些鏈條經(jīng)常纏成一個(gè)好像用意大利面條做成的球中。熱載體在這種雜亂無章的混亂中很難移動(dòng)，并逐漸迷失在聚合物形成的一團(tuán)亂麻中。

然而，研究人員試圖將這些天然絕熱體變成導(dǎo)體。對于電子產(chǎn)品來說，聚合物可以將重量輕，靈活且具有化學(xué)惰性凳特性結(jié)合在一起提供獨(dú)特的組合。電絕緣聚合物意味著它們不導(dǎo)電，因此可以用來防止筆記本電腦和移動(dòng)電話等設(shè)備在顧客手中短路。

近年來，有幾個(gè)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了聚合物導(dǎo)體，其中包括Chen 的團(tuán)隊(duì)在2010年發(fā)明的一種用標(biāo)準(zhǔn)聚乙烯樣品制造“超拉伸納米纖維”的方法。該技術(shù)將雜亂無序的聚合物拉伸成超薄有序的鏈條，就像解開了一串纏在一起的節(jié)日燈光一樣。 Chen發(fā)現(xiàn)，利用這種辦法生成的鏈條能夠使熱量沿著材料輕松躍過，并且該聚合物傳導(dǎo)的熱量比普通塑料高出300倍。

但隔熱體轉(zhuǎn)向?qū)w只能沿著每條聚合物鏈延長的方向散熱。由于范德華力弱，熱量不能在聚合物鏈之間傳播，而這種現(xiàn)象基本上會(huì)吸引兩個(gè)以上的分子彼此接近。而Xu 想知道的是，聚合物材料是否在各個(gè)方向散發(fā)熱量？

Xu認(rèn)為目前的研究是試圖通過高分子量和分子間作用力來設(shè)計(jì)具有高導(dǎo)熱率的聚合物，她希望這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)聚合物鏈與鏈之間的有效熱傳遞。

該團(tuán)隊(duì)最終生產(chǎn)出一種稱為聚噻吩的導(dǎo)熱聚合物，是一種常用于電子設(shè)備中的共軛聚合物。

全方位傳導(dǎo)熱量

Xu ，Chen和他實(shí)驗(yàn)室的其他成員與Gleason 及其實(shí)驗(yàn)室的其他成員共同合作，開發(fā)了一種利用氧化化學(xué)氣相沉積（oCVD）法設(shè)計(jì)聚合物導(dǎo)體的新方法，即將兩種蒸氣導(dǎo)入腔室內(nèi)和基板上，在那里它們相互作用并形成薄膜。Xu 表示 ：“這種反應(yīng)能夠產(chǎn)生剛性聚合物鏈，而不是之前聚合物中那種扭曲的意大利面條狀鏈。”

另外，Wang 利用氧化劑與單體蒸氣共同流入腔室內(nèi)，使單個(gè)分子單元在被氧化時(shí)形成聚合物鏈。

Wang說：“我們在硅/玻璃基板上讓聚合物利用CVD獨(dú)特的自模板生長機(jī)制進(jìn)一步生長，同時(shí)氧化劑和單體蒸氣被吸附并反應(yīng)。”

Wang 生產(chǎn)的樣品規(guī)模相對較大，每個(gè)樣品的尺寸約為2平方厘米，和拇指指紋一樣大。

Xu 說“該樣品像太陽能電池，有機(jī)場效應(yīng)晶體管和有機(jī)發(fā)光二極管一樣廣泛應(yīng)用，如果這種材料能夠?qū)幔撬梢陨l(fā)所有有機(jī)電子元件中的熱量。”

該團(tuán)隊(duì)使用時(shí)域熱反射測量每個(gè)樣品的熱導(dǎo)率，即將激光照射到材料表面上進(jìn)行加熱，然后通過測量材料的反射率來監(jiān)測表面溫度的變化。

“表面溫度衰減的時(shí)間分布與散熱的速度有關(guān)，我們可以從中計(jì)算出熱導(dǎo)率。”Zhou說。

一般來說，聚合物樣品能夠以2W/m2的速度傳導(dǎo)熱量，比普通聚合物還快大約10倍。在阿貢國家實(shí)驗(yàn)室，Jiang和 Xu發(fā)現(xiàn)聚合物樣品幾乎都呈各向同性或均一性。這表明材料的導(dǎo)熱性等特性，也應(yīng)該接近相似。根據(jù)這個(gè)推理，該小組預(yù)測，材料應(yīng)該在各個(gè)方向上均勻傳導(dǎo)熱量，從而增加其散熱潛能。

未來，該團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)探索聚合物電導(dǎo)率背后的基礎(chǔ)物理學(xué)，以及如何使該材料用于電子產(chǎn)品和其他產(chǎn)品，如電池外殼和印刷電路板薄膜。

Xu說：“我們可以直接并統(tǒng)一的將這種材料涂覆到硅晶片和不同的電子設(shè)備上。如果我們能夠理解它們是如何在這些無序結(jié)構(gòu)中進(jìn)行熱傳傳輸，那么我們也可以得到更高的熱導(dǎo)率，然后我們就可以幫助解決一直困擾我們的過熱問題，并提供更好的熱管理。”

這項(xiàng)研究得到了美國能源部基礎(chǔ)能源科學(xué)和麻省理工學(xué)院Deshpande Center.的支持。